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刘侠等:体硅高压墨矍鱼堂星塑监塞
体硅高压器件电学特性温度效应的研究
刘侠,王钦
东南大学国家系统工程技术研究中心江苏南京
摘要:从等温和非等温两个角度,在~一℃~¨℃范围内,对体硅高压的主要电学参数随
温度的变化进行了研究。系统地研究了体硅高压闽值电压、导通电阻和饱和电流等主要电学参数的温度效应覆其
机理。
关键词:体硅等温;非等温;负阻效应
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:——

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漂移区的浓度较低而首先耗尽,大部分的电压都加在漂移
引言
区上,从而使得能够承受较高的电压。用于模拟
目前电子产品对半导体器件的工作温度提出了越来和测试的—长/,厚/。漂移区长度是
越高的要求,尤其是功率电路由于自身大电流、高电压的./,沟道长度是./,栅氧厚度是,场氧厚度
特点,其许多应用都要求在高温下工作。体硅. 为。
.—由于其优异的性能和低
廉的成本,被广泛地应用于功率集成电路中当普通低压
器件的温度特性被广泛关注和研究的同时,体硅
高压的温度效应也逐渐成为研究热点。文献
,研究了温度改变对性能的影响。在这个基
础上,文献—考虑了的温度场分布和自热效
应,从器件电热耦合的角度出发分析了器件的热特性。本
文从等温和非等温两个角度系统地阐述了体硅高压
图体硅—.纵面剖视图
阈值电压、导通电阻和饱和电流等主要电学参数的
温度效应,并分析解释了温度影响体硅器件性能~电学特性的温度效应
的机理。
等温认为器件工作时温度是处处相同的;非等温则考
器件结构及工艺虑了器件自热效应。采用半导体专用软件模拟非
等温效应时,通过一个等效热阻,来估算器件的自热。器

件的白热通过这个等效热阻连接到外界。对这个等效热
件的温度效应。图】是⋯个典型的体硅~的纵
阻阻值的计算采用文献中的扩展热流模型,对厚约
面剖视图。和普通的管相比,在沟道到漏
的硅衬底和芯片封装估算的结果为一
区之间有一层低掺杂的漂移区。当漏端加高电压时,由于
· / 。通过进行器件二维特性模拟,得
到单位宽度—器件温度特性的结果。
收稿日期:—
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年第期总第
. 阈值电压的温度效应导通电阻主要是由沟道区和漂移区这两部分电阻组成的。
模拟和测量器件的阈值电压时,流过器件的电流非常一“
小,所以器件的自热很不明显,这样等温和非等温下器件
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的阈值特性几乎完全一样,模拟得到的等温、非等温条件丁一。
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电压的表达式如下:
式中为漂移区的长度, 是经验常数。一
: 一%. /
/ 为漂移区的电阻率。在以内, —
叫
式中是—中掺杂浓度的峰值。、是金属一器件一般不会达到本征温度在到达本征温度
半导体功函数差。是栅表面电荷, 是栅氧化层电容前,器件的导通电阻始终体现了一个正温度系数。图是
其中和温度有关的参数主要是费米势,和杂质本征浓度—.导通电阻随温度变化理论计算与模拟结果的
”忽略了禁